联合PolSAR和InSAR的湿地变化监测研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41901286
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0113.遥感科学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The time series SAR data can truly reflect the changes that have occurred in the same geographical area for a long time. As a complex ecosystem, wetlands range from permanently flooded areas to lands that are floods or saturated for extended periods usually with some frequency. In this proposal, the main research focuses on how to monitor periodic and large-scale changes in wetlands. During recent years, there have many methods of monitoring wetlands using the SAR images. However, these methods still have many problems, such as inadequate utilization of polarization information, inadequate accuracy of extracting ground scattering mechanism, false alarm and missed detection in change detection map, and inability of extracting change information from vertical structure. In this proposal, machine learning and SAR technologies are used to solve these problems above. The method based on deep learning is used to obtain optimization features of wetlands. Moreover, the joint classification change detection method based on ensemble learning obtains the changes of types of land cover accurately. Finally, the method combined PolSAR and InSAR technologies extract large-scale water level changes in wetlands. This proposal has been developed by detecting the changes in planar structure and vertical structure of wetland hydrology. It provides scientific and technological support for accurate interpretation of wetland features, ecological environment protection, regional economic development planning and sustainable development.
时间序列SAR影像能够真实反映地物在一个长时间范围内的动态变化情况,湿地作为水陆互相作用形成的复杂生态系统,如何对其进行周期性、大范围变化监测是本课题的研究重点。针对现有利用SAR影像进行湿地监测方法存在极化信息利用不充分、地物散射机制提取精度不足、变化检测易产生虚警和漏检、检测结果无法提取地物垂直结构变化信息等问题,本课题拟利用深度学习和集成学习方法,联合PolSAR和InSAR技术,开展基于深度学习的PolSAR湿地散射特征集选取方法、基于集成学习联合分类的多时相PolSAR湿地变化检测方法和联合PolSAR和InSAR技术的大范围湿地水位提取方法等关键技术的研究,从而实现湿地复杂地物类型平面结构变化检测及湿地水文垂直结构动态监测,形成时序SAR影像对湿地时空动态监测技术,为湿地地物精确解译、生态环境保护、区域经济发展规划和可持续发展等应用提供了科学技术支撑。

结项摘要

湿地作为水陆互相作用形成的复杂生态系统,有效开展湿地动态监测是湿地保护的重点方向,是掌握湿地演化的重要支撑。针对利用SAR影像大范围湿地动态监测过程中,存在极化信息利用不充分、湿地地物散射特性提取精度不足、变化监测易产生虚警和漏检、监测结果无法估计地物垂直结构变化等问题,本项目以“深度学习特征优化-动态变化监测-大范围水文结构提取”为研究思路,分别开展基于深度学习的PolSAR湿地散射特征集选取方法、基于集成学习联合分类的多时相PolSAR湿地变化检测方法、联合PolSAR和InSAR技术的大范围湿地水位提取方法等关键技术的研究,完成了国内外包括:我国额尔古纳湿地、武汉湿地、黄河三角洲湿地、潘安湖湿地、鄱阳湖湿地和美国路易斯安纳湿地研究区数据汇总及实验,得到以下重要结论:1)本研究方法构建的优化特征集包含更低的信息冗余和更稳定的信息表达能力,且不依赖人工经验,有助于提升后续变化检测模型的收敛速度和目标提取精度。2)本研究方法解决了非监督变化检测不能检测地物类别变化,检测结果存在虚警和漏检;监督变化检测依赖分类精度,忽略时间信息的问题,扩展并提高了湿地地物变化检测的能力和精度。3)联合PolSAR和InSAR两种主流技术的优势,对湿地水域边界进行精确提取,进而实现湿地复杂地物类型平面结构变化检测以及湿地水文垂直结构动态监测。4)本项目关键技术已被证明能够应用于洪涝灾害和矿区监测等场景,并取得了不错的监测效果。本研究促进PolSAR与InSAR技术的融合,提供更为丰富的湿地动态监测产品,精确掌握湿地水位变化与周围环境的联动关系,进而为湿地保护提供强有力的数据和技术支撑,并将进一步扩展SAR技术理论,为PolSAR-InSAR在其他监测领域应用提供参考价值。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
Contribution of Polarimetry and Multi-Incidence to Soil Moisture Estimation Over Agricultural Fields Based on Time Series of L-Band SAR Data
旋光和多次入射对基于 L 波段 SAR 数据时间序列的农田土壤湿度估算的贡献
  • DOI:
    10.1109/jstars.2020.3036732
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Hontao Shi;Juan M. Lopez-Sanchez;Jie Yang;Pingxiang Li;Lingli Zhao;Jinqi Zhao
  • 通讯作者:
    Jinqi Zhao
Soil moisture retrieval over agricultural fields from L-band multi-incidence and multitemporal PolSAR observations using polarimetric decomposition techniques
使用极化分解技术从 L 波段多事件和多时相 PolSAR 观测中反演农田土壤湿度
  • DOI:
    10.1016/j.rse.2021.112485
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Remote Sensing of Environment
  • 影响因子:
    13.5
  • 作者:
    Hongtao Shi;Lingli Zhao;Jie Yang;Juan M. Lopez-Sanchez;Jinqi Zhao;Weidong Sun;Lei Shi;Pingxiang Li
  • 通讯作者:
    Pingxiang Li
A Dual-domain Super-resolution Image Fusion Method with SIRV and GALCA Model for PolSAR and Panchromatic Images
PolSAR 和全色图像的 SIRV 和 GALCA 模型双域超分辨率图像融合方法
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2021.3134099
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Wensong Liu;Jie Yang;Jinqi Zhao;Fengcheng Guo
  • 通讯作者:
    Fengcheng Guo
Ship Detection and Feature Visualization Analysis Based on Lightweight CNN in VH and VV Polarization Images
VH 和 VV 偏振图像中基于轻量级 CNN 的船舶检测和特征可视化分析
  • DOI:
    10.3390/rs13061184
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Remote Sensing
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Xiaomeng Geng;Lei Shi;Jie Yang;Pingxiang Li;Lingli Zhao;Weidong Sun;Jinqi Zhao
  • 通讯作者:
    Jinqi Zhao
A Novel Change Detection Method Based on Statistical Distribution Characteristics Using Multi-Temporal PolSAR Data
一种基于多时相PolSAR数据统计分布特征的变化检测新方法
  • DOI:
    10.3390/s20051508
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Sensors (Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jinqi Zhao;Yonglei Chang;Jie Yang;Yufen Niu;Zhong Lu;Pingxiang Li
  • 通讯作者:
    Pingxiang Li

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其他文献

改进剖面匹配和EKF对SAR影像道路半自动提取
  • DOI:
    10.13203/j.whugis20150200
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    武汉大学学报(信息科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵金奇;杨杰;李平湘;邓少平;李小娟;路嘉铭
  • 通讯作者:
    路嘉铭

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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